2) удвоение ДНК
3) вырезание интронов из первичного транскрипционного продукта (+)
4) синтез РНК
Сплайсинг — это посттранскрипционная обработка первичного транскрипта РНК, при которой из пре-мРНК удаляются интронные последовательности, а кодирующие экзоны соединяются в единую зрелую молекулу мРНК. Процесс преимущественно протекает в ядре и осуществляется сплайсосомой — комплексом малых ядерных рибонуклеопротеинов (snRNP) и белков.
Механизм включает две последовательные реакции трансэтерификации. Сначала 2′-гидроксильная группа аденина в точке ветвления атакует 5′-границу интрона, формируя характерную петлю-лассо с 2′–5′-фосфодиэфирной связью; затем свободная 3′-гидроксильная группа экзона соединяется с соседним экзоном. Для распознавания интрона имеют значение консервативные участки 5′-границы с последовательностью GU, точки ветвления, полипиримидиновый тракт и 3′-граница с последовательностью AG.
Таким образом, вырезание интронов является непосредственным содержанием сплайсинга. Синтез РНК относится к транскрипции, удвоение ДНК — к репликации, а образование АТФ — к энергетическому обмену; хотя при перестройках сплайсосомы расходуется АТФ, его синтез в рамках данного процесса не происходит.
| Элемент или этап | Основная характеристика | Биологическое значение |
|---|---|---|
| Первичный транскрипт | Пре-мРНК, содержащая экзоны и интроны | Субстрат для формирования зрелой информационной РНК |
| 5′-граница интрона | Обычно содержит консервативную последовательность GU | Место первичного разрыва фосфодиэфирной цепи |
| Точка ветвления | Содержит инвариантный или высококонсервативный аденозин | Формирование 2′–5′-связи и структуры интронного лассо |
| 3′-граница интрона | Полипиримидиновый тракт и последовательность AG | Обеспечение точного завершения вырезания интрона |
| Сплайсосома | Комплекс snRNP U1, U2, U4/U6 и U5 с белками | Распознавание границ интрона и каталитическая перестройка пре-мРНК |
| Зрелая мРНК | Экзоны соединены, интроны удалены; дополнительно формируются кэп и поли-А-хвост | Экспорт из ядра и трансляция на рибосомах |
| Альтернативный сплайсинг | Различные комбинации экзонов одного гена | Образование нескольких изоформ белка и тканеспецифическая регуляция экспрессии |
Нарушения сплайсинга могут быть вызваны мутациями донорного или акцепторного сайтов, точки ветвления либо регуляторных последовательностей. Они приводят к пропуску экзона, сохранению интрона или использованию криптического сайта сплайсинга и могут лежать в основе наследственных заболеваний и опухолевого процесса. Для подтверждения таких дефектов применяют ОТ-ПЦР, анализ транскриптов, секвенирование РНК и оценку соответствующих вариантов ДНК по критериям патогенности.